預(yù)熱鍋爐分類與原理特點

余熱鍋爐是利用工業(yè)企業(yè)爐窯及其它余熱熱源設(shè)備產(chǎn)生的余熱而生產(chǎn)蒸汽或熱水的一種供熱設(shè)備。由于“余熱”種類的多樣性從而使余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)形式各式各樣，不盡相同。余熱鍋爐的分類余熱是在工業(yè)生產(chǎn)中未被充分利用就排放掉的熱量，它屬于二次能源，是一次能源和可燃物料轉(zhuǎn)換后的產(chǎn)物。（一）按余熱的性質(zhì)可分為以下幾大類：1.高溫煙氣余熱：它是常見的一種形式，其特點是產(chǎn)量大、產(chǎn)點集中，連續(xù)性強，便于回收和利用，其帶走熱量占總熱量的40~50%，該余熱鍋爐回收熱量，可用于生產(chǎn)或生活用熱及發(fā)電。2.高溫爐渣余熱：如高爐爐渣、轉(zhuǎn)爐爐渣、電爐爐渣等，該爐渣溫度在1000℃以上，它帶走的熱量占總熱量的20%。3.高溫產(chǎn)品余熱：如焦爐焦碳、鋼錠鋼坯、高溫鍛件等，它一般溫度.很高，含有大量余熱。4.可燃廢氣、廢液的余熱：如高爐煤氣、煉油廠的催化裂化再生廢氣、造紙廠的黑液等，它們都可以被利用。5.化學反應(yīng)余熱：如冶金、硫酸、磷酸、化肥、化纖、油漆等工業(yè)部門，都產(chǎn)生大量的化學反應(yīng)余熱。6.冷卻介質(zhì)余熱：如工業(yè)爐窯的水套等冷卻裝置排出的大量冷卻水，各種汽化冷卻裝置產(chǎn)出的蒸汽都含有大量的余熱，它們都可以被合理利用。7.冷凝水余熱：各工業(yè)部門生產(chǎn)過程用汽在工業(yè)過程后冷凝減小時所具有的物理顯熱。（二）由于余熱是與其它生產(chǎn)設(shè)備及工藝密切相關(guān)，故余熱利用又具有以下特點：1.熱負荷不穩(wěn)定，主要有工藝生產(chǎn)過程所決定。2.煙塵的成分、濃度、粒度差別比較大。從而使鍋爐的受熱面布置受影響，必須考慮防磨、堵灰及除塵。3.煙氣成分的多樣性，使有的煙氣具有腐蝕性。如煙氣中的SO2、煙塵或爐渣中的各種金屬和非金屬元素等都可能對余熱設(shè)備產(chǎn)生低溫或高溫腐蝕和積灰。4.受安裝物所固有條件的限制。如有的對鍋爐進、出煙口標高的限制；有的對鍋爐排煙溫度的限制，使其滿足生產(chǎn)工藝的要求。（三）由于余熱煙氣性質(zhì)的不同，故使余熱鍋爐的種類、結(jié)構(gòu)形式各不相同。按結(jié)構(gòu)特點可分為管殼式余熱鍋爐和煙道式余熱鍋爐兩大類。按余熱鍋爐進口煙氣含塵量和煙氣特性又可分為以下五類：1.煙氣中含塵量不大于20g/Nm3的余熱鍋爐為第一類余熱鍋爐；2.煙氣中含塵量大于20g/Nm3且不大于70g/Nm3的余熱鍋爐為第二類余熱鍋爐；3.煙氣中含塵量大于70g/Nm3的余熱鍋爐為第三類余熱鍋爐；4.煙氣中含有粘結(jié)性煙塵的余熱鍋爐為第四類余熱鍋爐；5.煙氣中含有強腐蝕成分或具有有毒煙氣的余熱鍋爐為第五類余熱鍋爐。按余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽的壓力等級分類目前余熱鍋爐采用有單壓、雙壓、雙壓再熱、三壓、三壓再熱等五大類的汽水系統(tǒng)。1．單壓級余熱鍋爐：余熱鍋爐只生產(chǎn)一種壓力的蒸汽供給汽輪機。2．雙壓或多壓級余熱鍋爐：余熱鍋爐能生產(chǎn)兩種不同壓力或多種不同壓力的蒸汽供給汽輪機。按受熱面布置方式分類1．臥式布置余熱鍋爐2．立式布置余熱鍋爐按工質(zhì)在蒸發(fā)受熱面中的流動特點(工作原理)分類1．自然循環(huán)余熱鍋爐：煙氣是水平方向地流過垂直方向安裝的管簇的。管簇中的水汽混合物與下降管中冷水的密度差，是維持蒸發(fā)器中汽水混合物自然循環(huán)的動力。2．強制循環(huán)余熱鍋爐：煙氣通常總是垂直地流過水平方向布置的管簇的。通過循環(huán)泵來保證蒸發(fā)器內(nèi)循環(huán)流量的恒定。3．直流余熱鍋爐：直流余熱鍋爐靠給水泵的壓頭將給水一次通過各受熱面變成過熱蒸汽。在蒸發(fā)受熱面中，工質(zhì)的流動是由給水泵壓頭來實現(xiàn)。余熱鍋爐的特點、區(qū)別“余熱鍋爐”總體來講只有“鍋”沒有“爐”?！坝酂徨仩t”通常是沒有燃燒器的，如果需要高壓高溫的蒸汽，可以在“余熱鍋爐”內(nèi)裝一個附加燃燒器。通過燃料的燃燒使整個煙氣溫度升高，能夠產(chǎn)生高參數(shù)的蒸汽。例如某余熱鍋爐不裝燃燒器時，入口煙氣溫度為500℃，裝設(shè)附加燃燒器后，可使入口煙氣溫度達到756℃。蒸汽的壓力可以從4MPa升到10MPa，蒸汽的溫度可以從450℃升到510℃，蒸汽可以供高溫高壓汽輪機用，從而增加了電功率輸出。余熱鍋爐主要是利用廢氣作為熱源，因此不需要燃燒系統(tǒng)(除非有補燃要求)。余熱鍋爐與常規(guī)鍋爐的區(qū)別：余熱鍋爐利用已有廢氣余熱或固體顯熱。余熱鍋爐可在多壓狀態(tài)下產(chǎn)生蒸汽提高了熱回收效率。余熱鍋爐沒有燃料燃燒裝置。余熱鍋爐作為余熱利用要適應(yīng)于主工藝的需求，不能影響主工藝的運行。余熱鍋爐受熱面布置形式多樣化。余熱鍋爐組成及工作過程在燃氣輪機內(nèi)做功后排出的燃氣，仍具有比較高的溫度，一般在540℃左右，利用這部分氣體的熱能，可以提高整個裝置的熱效率。通常是利用此熱量加熱水，使水變成蒸汽。蒸汽可以用來推動蒸汽輪機一發(fā)電機，也可用于生產(chǎn)過程的加熱或供生活取暖用。利用燃氣輪機排氣的熱量來產(chǎn)汽的設(shè)備，稱為“熱回收蒸汽發(fā)生器”，表明回收了排氣的熱量。我國習慣上稱為“余熱鍋爐，并把燃氣輪機的排氣簡稱為“煙氣”。從燃氣輪機出來的高溫煙氣有兩路出口，一路進入余熱鍋爐，從主煙囪排入大氣，另一路進入旁路煙囪排入大氣。每路煙道上都裝有擋板，共有三個擋板，主煙道上的擋板稱“主擋板”，旁路煙道上的檔板稱“旁路檔板”，主煙囪處的檔板稱“煙囪擋板”，各擋板是配合使用的。通常余熱鍋爐由省煤器、蒸發(fā)器、過熱器以及聯(lián)箱和汽包等換熱管組和容器等組成，在有再熱器的蒸汽循環(huán)中，可以加設(shè)再熱器。在省煤器中鍋爐的給水完成預(yù)熱的任務(wù)，使給水溫度升高到接近飽和溫度的水平；在蒸發(fā)器中給水相變成為飽和蒸汽；在過熱器中飽和蒸汽被加熱升溫成為過熱蒸汽；在再熱器中再熱蒸汽被加熱升溫到所設(shè)定的再熱溫度。燃氣輪機工作而余熱鍋爐不工作，要開啟旁路擋板，關(guān)閉主擋板。燃氣輪機與余熱鍋爐同時工作，要關(guān)閉旁路擋板，開啟主擋板。另一方面為調(diào)節(jié)余熱鍋爐的產(chǎn)汽量，主擋板和旁路擋板可以部份開啟或部份關(guān)閉。余熱鍋爐工作時，應(yīng)該開啟煙囪擋板。當余熱鍋爐短時間停爐，可以關(guān)閉煙囪擋板，以防止余熱鍋爐內(nèi)的熱量損失。因為余熱鍋爐內(nèi)溫度比較高，周圍冷空氣可以進入余熱鍋爐，形成自然對流將熱量帶走，關(guān)閉煙囪擋板就能防止外界氣流進入余熱鍋爐，以保存熱量，準備隨時起動余熱鍋爐。如果余熱鍋爐要停爐檢修，希望冷卻速度快些，可以開啟煙囪擋板。余熱鍋爐應(yīng)用領(lǐng)域：熱電聯(lián)產(chǎn)為工廠提供工藝用汽；聯(lián)合循環(huán)電廠為蒸汽輪機提供蒸汽。余熱鍋爐設(shè)計時所應(yīng)具備的條件1、煙氣側(cè)參數(shù)：煙氣量（標況或工況）、煙氣進口溫度、煙氣成分、煙氣含塵量、煙氣側(cè)壓力（正壓或負壓）、鍋爐煙氣側(cè)系統(tǒng)阻力2、鍋爐參數(shù)：鍋爐額定蒸發(fā)量、鍋爐額定蒸汽壓力、鍋爐額定蒸汽溫度、鍋爐排煙溫度3、其它參數(shù)：主煙氣系統(tǒng)所屬行業(yè)、系統(tǒng)工藝說明、鍋爐安裝形式、鍋爐結(jié)構(gòu)形式、鍋爐安裝地氣象參數(shù)或其它特殊要求。余熱鍋爐在生產(chǎn)系統(tǒng)中的作用由于生產(chǎn)系統(tǒng)及余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)的特殊性，鍋爐在整個系統(tǒng)中主要起到以下作用：a)鍋爐起到降低整個煙氣溫度的作用，能夠保障系統(tǒng)中除塵設(shè)備的正常運行，達到低溫環(huán)保排放煙氣；b)鍋爐通過利用余熱產(chǎn)生高溫高壓蒸汽通過與補燃鍋爐整體配套推動氣輪機和發(fā)電機發(fā)電，為整個水泥生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備提供動力；c)鍋爐具有一定的自除塵作用，分離出的灰塵可以重新回收利用，達到“一機多用”的功能。d)利于降低整個系統(tǒng)能耗，做到能源的充分利用。余熱鍋爐的種類主要余熱鍋爐品種有：燒結(jié)機余熱鍋爐、三廢混燃爐及吹風氣余熱鍋爐、水泥窯余熱鍋爐、鋼鐵余熱鍋爐、危廢余熱鍋爐、垃圾焚燒余熱鍋爐、焦化余熱鍋爐、有色金屬冶煉余熱鍋爐、硫酸余熱鍋爐、礦熱爐行業(yè)余熱鍋爐、玻璃窯余熱鍋爐、干熄焦余熱鍋爐、碳素窯余熱鍋爐、燃氣蒸汽輪機余熱鍋爐、煉鋼余熱鍋爐等。水泥窯余熱鍋爐純低溫余熱鍋爐主要利用預(yù)熱器窯窯頭熟料冷卻機和窯尾預(yù)熱器排出的250℃~400℃的低溫余熱煙氣產(chǎn)生微過熱蒸汽的高效鍋爐，同時利用微過熱蒸汽推動低參數(shù)的汽輪機來做功發(fā)電。該型鍋爐整體結(jié)構(gòu)采用立式布置形式，具有布置靈活、占地面積小、基建投資少、漏風量小、鋼材消耗量低等顯著特點，深受廣大用戶青睞。該低溫廢氣余熱用于發(fā)電，是節(jié)約能源，降低消耗，實現(xiàn)資源綜合利用的有效途徑，既可減低水泥生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，又增強企業(yè)競爭力，部分緩解用電緊張，同時，可降低排煙溫度和排塵濃度，以及減少Ｃ０２排放，大大減少對環(huán)境的空氣污染和溫室效應(yīng)，使水泥企業(yè)做到資源循環(huán)利用，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。三廢混燃爐及吹風氣余熱鍋爐三廢混燃爐余熱鍋爐及吹風氣余熱鍋爐是應(yīng)用于化肥、化工（尤其是甲醇、乙醇、甲醛、合成氨）行業(yè)的理想高效節(jié)能設(shè)備。根據(jù)該行業(yè)余熱煙氣的特點，我公司開發(fā)的該行業(yè)余熱鍋爐主要有新型立式和傳統(tǒng)隧道窯臥式兩大類自然循環(huán)余熱鍋爐，該余熱鍋爐是化工循環(huán)經(jīng)濟的典型節(jié)能利用設(shè)備，它與三廢混燃爐及吹風爐整體配套，使生產(chǎn)企業(yè)完全實現(xiàn)“二煤變一煤”、“兩爐變一爐”，為企業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益，真正做到了安全、環(huán)保、增產(chǎn)，增效，節(jié)約。爐型有立式和臥式及“L”型布置等多種形式。該型余熱鍋爐主要水冷屏、過熱器、對流管束、省煤器和空氣預(yù)熱器等受熱面組成，其具有以下優(yōu)點：鍋爐整體受熱面采用懸吊結(jié)構(gòu)，利于吸收鍋爐膨脹，運行安全性高；鍋爐采用特殊的密封裝置，降低鍋爐的漏風，提高了鍋爐的效率；鍋爐各受熱面采用合理煙速設(shè)計，利于防止積灰；鍋爐采用直通型布置，能利用灰塵自重進行自除灰，能保持受熱面的清潔，提高鍋爐換熱效率；鍋爐合理組織煙氣動力場，使煙氣流動平穩(wěn)均勻，避免產(chǎn)生偏流，同時采用專用的防磨結(jié)構(gòu)，利于防止鍋爐磨損，提高鍋爐的壽命；鍋爐對流管束采用組裝結(jié)構(gòu)，安裝周期短，費用低。燒結(jié)冷卻機余熱鍋爐燒結(jié)機余熱鍋爐主要是利用鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序的余熱進行發(fā)電的余熱鍋爐。燒結(jié)余熱回收主要有兩部分：一是燒結(jié)機尾部廢氣余熱，二是熱燒結(jié)礦在冷卻機前段空冷時產(chǎn)生的廢氣余熱。目前在該行業(yè)的余熱發(fā)電項目主要有單壓余熱發(fā)電、雙壓余熱發(fā)電、閃蒸余熱發(fā)電和補燃余熱發(fā)電四種形式；發(fā)電系統(tǒng)類型有飽和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)和過熱發(fā)電系統(tǒng)兩種。碳素窯余熱鍋爐余熱鍋爐主要有碳素回轉(zhuǎn)窯余熱鍋爐和罐式余熱鍋爐兩大系列自然循環(huán)余熱鍋爐。采用立式倒π型布置，分雙鍋筒橫置式和單鍋筒橫置式兩大系列。含塵煙氣凈由凝渣管、過熱器、對流管束及鋼管省煤器后排出爐外。鍋爐凝渣管由前墻水冷壁拉稀而成。過熱器采用懸吊結(jié)構(gòu)，分高低溫段，中間設(shè)置減溫裝置。對流管束順排布置，中間設(shè)置折流板，提高管束換熱能力。省煤器采用蛇形管。水冷壁的中間部分為膜式壁隔墻，既增加了受熱面，又提高了鍋爐的密封性和安全性。前后墻均采用膜式壁結(jié)構(gòu)。玻璃窯余熱鍋爐玻璃工業(yè)是能源消耗大戶，我國現(xiàn)有的浮法玻璃工藝水平已與國際接軌，但在生產(chǎn)玻璃的平均能耗比國外高20%左右。浮法玻璃熔爐煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)能夠進一步提高余熱利用率達70%以上，充分回收余熱資源。通過設(shè)置高效的立式水管余熱鍋爐來產(chǎn)生過熱蒸汽，同時煙溫降到160度左右排放。過熱蒸汽通入汽輪機發(fā)電。該行業(yè)余熱鍋爐進口煙溫一般在400~500度，灰的熔點低（1g/Nm3左右），粘結(jié)性大，對于該行業(yè)余熱鍋爐主要是解決吹清灰的難題。干熄焦余熱鍋爐干熄焦是利用惰性氣體冷卻焦炭，將吸熱后的惰性氣體傳遞給鍋爐，再由循環(huán)風機送入干熄爐內(nèi)循環(huán)使用。干熄焦裝置具有節(jié)能降耗、減少成本、減少環(huán)境污染，提高焦炭質(zhì)量等諸多優(yōu)點。干熄焦余熱鍋爐是應(yīng)用于干熄焦裝置中的主要節(jié)能設(shè)備，其作用是冷卻循環(huán)氣體，產(chǎn)生蒸汽。焦化余熱鍋爐焦化廠在煉焦生產(chǎn)中，產(chǎn)生大量的550～950℃的煉焦廢氣。補燃型鍋爐采用自動焦爐煤氣燃燒機，焦爐煤氣在余熱鍋爐內(nèi)或爐外燃燒后再與煉焦廢氣混合成高溫煙氣進入鍋爐換熱產(chǎn)生額定蒸汽。廢氣經(jīng)凝渣管束、過熱器、對流管束和鋼管省煤器后排出爐外，進入尾部脫硫除塵裝置，再經(jīng)引風機由煙囪排入大氣。煉焦廢氣余熱鍋爐，克服了以往臥式單煙道或多煙道余熱鍋爐的缺點，它能夠?qū)㈠仩t的各主要部件在功能不變的情況下相互有機的結(jié)合，集中布置受熱面，簡化了爐內(nèi)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)部件的多功能化組合。煉焦廢氣余熱鍋爐，具有高效傳熱、兩級爐內(nèi)煙塵分離的功能，并以其結(jié)構(gòu)緊湊新穎、成本低、占地面積小和高效、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點。硫酸余熱鍋爐根據(jù)制酸方式工藝的不同，應(yīng)用于硫酸余熱回收和發(fā)電工程的余熱鍋爐主要有硫磺制酸余熱鍋爐和硫鐵礦制酸余熱鍋爐，鍋爐結(jié)構(gòu)形式分火管式和水管式兩種。鍋爐水循環(huán)方式以自然循環(huán)和強制循環(huán)為主。危廢、醫(yī)廢等垃圾焚化余熱鍋爐該行業(yè)余熱鍋爐是指與危險廢物、醫(yī)療廢物等垃圾焚化設(shè)備相配、并利用垃圾焚化設(shè)備出口煙氣熱量產(chǎn)業(yè)額定參數(shù)蒸汽的余熱鍋爐。根據(jù)垃圾處理工藝的特點，余熱鍋爐在對防止二噁英類有害物質(zhì)生成方面具有極其重要的作用，同時余熱鍋爐對垃圾焚化煙氣具有很好的適應(yīng)性。礦熱爐行業(yè)余熱鍋爐礦熱爐主要用于還原冶煉礦石，碳質(zhì)還原劑及溶劑等原料，主要生產(chǎn)硅鐵，錳鐵，鉻鐵、鎢鐵、硅錳合金等鐵合金，是冶金工業(yè)中重要工業(yè)原料及電石等化工原料。該余熱鍋爐有效地解決了困擾該行業(yè)余熱鍋爐的清灰、堵灰等難題，為鍋爐的高效運行奠定了基礎(chǔ)。所開發(fā)的余熱鍋爐適應(yīng)用單壓余熱發(fā)電、雙壓余熱發(fā)電、閃蒸余熱發(fā)電、中溫中壓余熱發(fā)電、聯(lián)合循環(huán)余熱發(fā)電等余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)。有色金屬冶煉余熱鍋爐有色金屬冶煉行業(yè)中，采用余熱鍋爐的節(jié)能方法，現(xiàn)已得到廣泛的應(yīng)用。余熱鍋爐不僅可以回收冶煉廠高溫煙氣中的二次能源，減低煙氣溫度，更重要的是撲積高溫煙氣中的煙塵，回收貴重金屬，減低煙氣的含塵量，保證工藝系統(tǒng)的流暢，為尾部工藝創(chuàng)造有利條件而是現(xiàn)代冶金工廠十分關(guān)鍵而又必不可少的設(shè)備。針對冶金爐的生產(chǎn)工藝和余熱鍋爐的工作特點，主要采用單鍋筒、臥式（立式）、直通型、全膜式壁布置，為強制或自然循環(huán)水管鍋爐，其主要有水冷煙道（煙套）、輻射冷卻室和對流區(qū)三大部分受熱面組成，鍋爐灰斗及頂棚受熱面均采用膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，鍋爐清灰方式采用振打清灰、激波清灰方式，其簡單有效控制方便。燃氣蒸汽輪機余熱鍋爐燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電是當今世界上發(fā)展極為迅速的一種高效、低污染發(fā)